数据结构与算法之栈

数据结构与算法之栈

---

栈

栈是一种先进后出的数据结构。
注意：在c++的STL标准库中已经实现了栈这种数据结构，而STL标准库中栈的底层是由双端队列(deque)实现的，所以在STL标准库中栈不算一种容器，而是一种适配器。

#栈示意图如下所示：

元素只能在一端进出，所以最先入栈的元素最后才能出栈，最后入栈的元素最先出栈。

栈的实现

栈可以用链表实现也可以用数组实现
本文中将分别用两种方式实现栈。

1.用链表实现栈

用链表实现栈就不需要像数组一样考虑栈满的问题，只要内存足够大就行。
类结构如下：

struct ListNode {
	int val;
	ListNode *next;
	ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
};

class MyStack{
public:
	MyStack(): s(0), dummy(new ListNode(0)){ }
	~MyStack();
	bool empty() { return s == 0; } //判断栈是否为空
	void push(int value); //将元素入栈
	void pop(); //将栈顶元素出栈
	int top() const;//将返回栈顶元素
	int size() const{ return s; } //返回栈中元素个数
private:		
	ListNode* dummy; //虚头结点
	int s; //统计栈中元素个数
};

(1)元素入栈操作

void MyStack::push(int value){
	ListNode* newNode = new ListNode(value);
	newNode->next = dummy->next;
	dummy->next = newNode;
	s++;
}

(2)元素出栈

void MyStack::pop(){
	if(s == 0)
		return;
	ListNode* deleteNode = dummy->next;
	dummy->next = dummy->next->next;
	delete deleteNode;
	s--;
}

(3)返回栈顶元素值(必须确保栈不为空)

int MyStack::top() const{
	return dummy->next->val;
}

2.用数组实现栈

类结构如下：

class MyStack{
public:
	MyStack(int n = 10);  //默认初始化数组容量为10
	~MyStack();
	bool empty() { return index == -1; }//判断栈是否为空
	void push(int value); //将元素入栈
	void pop(); //将栈顶元素出栈
	int top() const { return data[index]; }//将返回栈顶元素(前提栈不为空)
	int size() const { return index + 1; } //返回栈中元素个数
private:
	void changeLength(int oldLength); //对数组扩容		
	int* data; //虚头结点
	int index; //栈顶元素下标
	int capacity;
};

(1)构造函数

MyStack::MyStack(int n){
	data = new int[n];
	index = -1;
	capacity = n;
}

(2)析构函数

MyStack::~MyStack(){
	delete [] data;
	data = nullptr;
}

(3)元素入栈

void MyStack::push(int value){
	if(index == capacity){
		changeLength(capacity); //扩容
	}
	data[++index] = value;
}

(4)元素出栈

void MyStack::pop(){
	if(index == -1)
		return;
	--index;
}

(5)对数组扩容

void MyStack::changeLength(int oldLength){
	capacity = oldLength * 2;
	int* temp = new int [capacity];
	for(int i = 0; i < oldLength; ++i){
		temp[i] = data[i];
	}
	delete [] data;
	data = temp;
}